Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Hochtemperatur-Wärmepumpen (HTWP) mit Vorlauftemperaturen über 100 °C gewinnen inder Industrie zunehmend an Bedeutung, um fossilen Brennstoffe zu ersetzen. Obwohl HTWPs auf dem Markt verfügbar sind, erfolgt ihre Einführung langsam, da es noch viele Unbekannte und eine Lücke bei der praktischen Umsetzung gibt. Das Projekt entwickelt einen Leitfaden und ein Bewertungstool für die Integration von HTWP in der Praxis, basierend auf Fallstudien mit hoher Relevanz für die Schweizer Industrie. Der Fokus liegt auf Prozessen mit einem Energiebedarf über 100 °C auf Prozess- und Versorgungsebene und im Batch- und Dauerbetrieb. Beispiele sind Trocknung, Verdampfung, Sterilisation, etc. Geeignete HTWP-Integrationskonzepte werden entwickelt mit quantifizierten Ergebnissen in Bezug auf Effizienzgewinne, CO2-Emissionsminderungspotenziale und Kosteneffizienz. Parallel wird das Projekt durch die Teilnahme am IEA HPT Annex 58 zu HTHPs begleitet, um die Ergebnisse und das Wissen international auszutauschen.
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Kurzbeschreibung
(Englisch)
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High-temperature heat pumps (HTHPs) with supply temperatures above 100 °C are becoming increasingly important in industry to replace fossil fuels. Although HTHPs are available on the market, their adoption is slow as there are still many unknowns and a gap in practical implementation.This project develops a guide and an assessment tool for integrating HTHPs in practice based on case studies with high relevance for the Swiss industry. The focus is on processes with energy demand above 100 °C, in both batch and continuous operation. Examples are drying, evaporation, sterilization, etc. Suitable HTHP integration concepts will be developed with quantified results in terms of efficiency gains, CO2 emission reduction potentials, and cost-efficiency. In parallel, the project will be accompanied by the participation in the IEA HPT Annex 58 on HTHPs to share results and knowledge with a group of international domain experts. The project also provides a basis for further development in a second phase (part B) with add-on projects.
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Kurzbeschreibung
(Französisch)
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Les pompes à chaleur haute température (HTWP) avec des températures de départ supérieures à 100 °C prennent de plus en plus d'importance dans l'industrie pour remplacer les combustibles fossiles. Bien que les PAC soient disponibles sur le marché, leur introduction est lente, car il y a encore beaucoup d'inconnues et une lacune dans la mise en œuvre pratique. Le projet développe un guide et un outil d'évaluation pour l'intégration des HTWP dans la pratique, en se basant sur des études de cas très pertinentes pour l'industrie suisse. L'accent est mis sur les processus dont les besoins en énergie sont supérieurs à 100 °C au niveau du processus et de l'approvisionnement, ainsi qu'en mode batch et continu. Le séchage, l'évaporation, la stérilisation, etc. en sont des exemples. Des concepts d'intégration HTWP appropriés seront développés avec des résultats quantifiés en termes de gains d'efficacité, de potentiels de réduction des émissions de CO2 et de rentabilité. Parallèlement, le projet sera accompagné d'une participation à l'IEA HPT Annex 58 sur les HTHPs afin de partager les résultats et les connaissances au niveau international.
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Schlussbericht
(Deutsch)
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Der Großteil der industriellen Prozesswärme wird immer noch mit fossilen Brennstoffen erzeugt. Um die Klimaziele der Energiestrategie 2050 (ES2050) zu erreichen, ist jedoch ein Übergang zu erneuerbaren Energiequellen erforderlich. Hochtemperatur-Wärmepumpen (HTWP, die bei Temperaturen über 100°C arbeiten) bieten einen effizienten Weg zur Elektrifizierung, insbesondere für den Prozesswärmebedarf im Nieder- und Mitteltemperaturbereich. Aufgrund von wirtschaftlichen, technologischen, Integrations- und Wissensbarrieren erfolgt die Einführung jedoch nur langsam. Im Rahmen des HTHP-CH-Projekts wurden praktische Richtlinien, Bewertungsinstrumente und eine webbasierte Integrationsplattform entwickelt, um die optimale Umsetzung von HTWP in der Schweizer Industrie zu unterstützen. Diese Lösungen wurden anhand von Fallstudien (ELSA Estavayer Lait SA, Cremo SA, Gustav Spiess AG) in Prozessen wie Trocknung, Verdampfung und Cleaning-in-Place (CIP) angewendet, wodurch die Lücke zwischen Theorie und Praxis effektiv geschlossen wurde. Das Projekt leistete auch einen Beitrag zum internationalen IEA HPT Annex 58 Projekt. Mit Hilfe dieser Fallstudien wurde ein Bewertungsinstrument entwickelt und ein Leitfaden zur praktischen Umsetzung erstellt, wobei der Schwerpunkt, auf den für die Schweizer Industrie relevanten Synergien lag. Die Ergebnisse wurden über Webinare, Veröffentlichungen, Workshops und die internationale Zusammenarbeit mit 13 Partnerländern im IEA HPT Annex 58 verbreitet. Das Schweizer Projektteam, bestehend aus OST-IES, EPFL-IPESE, HEIG-VD/IGT und CSD Engineers, konzentrierte sich auf die Optimierung der HTWP-Integration durch industrielle Fallstudien, Modellierung und praktische Leitlinien. Das Projekt evaluierte Energieeffizienzgewinne, CO2-Reduktionspotenzial und wirtschaftliche Machbarkeit. Die enge Zusammenarbeit mit Schweizer Industriepartnern stellte die praktische Anwendbarkeit sicher, während nationale Projekte zusätzliche Einblicke in lokale HTWPIntegrationsstrategien lieferten. Es wurde ein Schweizer Marktbericht erstellt, der den Status von HTWPs in der Schweiz, einschließlich laufender Forschung und Entwicklung, Marktpotenzial, realisierter Beispiele und verfügbarer Förderprogramme, darlegt. Der Bericht fasst auch verfügbare HTWP-Technologien und Demonstrationsbeispiele zusammen und hebt Endnutzeranwendungen in Sektoren wie Lebensmittel und Getränke, Abwasserbehandlung, Elektronik, Chemie, Zellstoff und Papier, Keramik, Bioraffinerie und Pharmazeutika hervor. Dieser Abschlussbericht fasst die wichtigsten Ergebnisse des HTHP-CH-Projekts zusammen und verweist auf mehrere Dokumente im Anhang, die umfassende Einblicke und zusätzliche Ressourcen zum besseren Verständnis und zur Anwendung der Leitlinien bieten. Eine Zusammenstellung von Verbreitungsmaterialien wie Webinar-Präsentationen, Workshop-Ergebnissen, Zeitschriften- und Konferenzbeiträgen sowie Erfahrungen aus Fallstudien bietet wertvolle Perspektiven und erleichtert den Wissenstransfer. Abschließend wird ein Ausblick auf mögliche nächste Schritte gegeben, in dem potenzielle zukünftige Bereiche für die weitere Entwicklung von HTWP skizziert werden.
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Schlussbericht
(Englisch)
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Most industrial process heat is still produced from fossil fuels, but achieving Switzerland’s Energy Strategy 2050 (ES2050) climate goals requires a transition to renewable energy sources. Hightemperature heat pumps (HTHPs), which operate at temperatures above 100 °C, offer an efficient pathway for electrification, particularly for low- and medium-temperature process heat demands. However, adoption has been slow due to economic, technological, integration, and knowledge barriers. The HTHP-CH project addressed these challenges by developing practical guidelines, evaluation tools, and a web-based integration platform to support optimal HTHP implementation in Swiss industry. These solutions were validated through case studies (ELSA Estavayer Lait SA, Cremo SA, Gustav Spiess AG) in processes such as drying, evaporation, and cleaning-in-place (CIP), effectively bridging the gap between theory and practice. The project also contributed to the international IEA HPT Annex 58 project. Through these case studies, the project developed an evaluation tool and produced guidelines to facilitate the practical adoption of synergies relevant to the Swiss industry. Results were disseminated widely via webinars, publications, workshops, and international collaboration with 13 partner countries in the IEA HPT Annex 58. The Swiss project team, comprising OST-IES, EPFL-IPESE, HEIG-VD/IGT, and CSD Engineers, focused on optimizing HTHP integration through industrial case studies, modelling, and practical guidelines. The project evaluated energy efficiency gains, CO2 reduction potential, and economic feasibility. Close collaboration with Swiss industrial partners ensured the practical applicability of the approach, while national projects provided additional insights into local HTHP integration strategies. A Swiss Market Report was produced, outlining the status of HTHPs in Switzerland, including ongoing research and development, market potential, realized examples, and available funding programs. The report also summarized available HTHP technologies and demonstration cases, highlighting end-user applications in various sectors, including food and beverage, wastewater treatment, electronics, chemicals, pulp and paper, ceramics, biorefinery, and pharmaceuticals. Each case study was presented with visualizations of HTHP integration concepts and technical data. This final Summary Report summarizes the main outcomes of the HTHP-CH project and references several Appendix documents that provide comprehensive insights and additional resources to enhance understanding and application of the guidelines. A compilation of dissemination materials like webinar presentations, workshop results, journal and conference papers, as well as lessons learned from case studies, offers valuable perspectives and facilitates knowledge transfer. Finally, an outlook on possible next steps is provided, outlining potential future areas for further development of HTHP technology and products.
Zugehörige Dokumente
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Schlussbericht
(Französisch)
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La majeure partie de la chaleur industrielle est encore produite à partir de combustibles fossiles, mais la réalisation des objectifs climatiques ES2050 de la Suisse nécessite une transition vers des sources d'énergie renouvelables. Les pompes à chaleur à haute température (HTHP, >100 °C) offrent une voie efficace pour l'électrification, en particulier pour les demandes de chaleur industrielle à basse et moyenne température. Cependant, en raison d'obstacles économiques, technologiques, liés à l'intégration et aux connaissances, son introduction ne progresse que lentement. Le projet HTHP-CH a relevé ces défis en développant des lignes directrices pratiques, des outils d'évaluation et une plateforme d'intégration basée sur le web pour soutenir la mise en oeuvre optimale du HTHP dans l'industrie suisse. Ces solutions ont été validées par des études de cas dans des processus tels que le séchage, l'évaporation et le nettoyage en place, comblant ainsi le fossé entre la théorie et la pratique. Le projet a également contribué au projet international IEA HPT Annex 58. Grâce à ces études de cas, le projet a permis d'établir un outil d'évaluation et de produire des lignes directrices pour faciliter l'adoption pratique, en mettant l'accent sur les synergies pertinentes pour l'industrie suisse. Les résultats ont été largement diffusés par le biais de webinaires, de publications, d'ateliers et d'une collaboration internationale avec 13 pays partenaires de l'annexe 58 de l'AIE HPT. L'équipe suisse du projet, composée de l'OST-IES, de l'EPFL-IPESE, de la HEIG-VD/IGT et de CSD Engineers, s'est concentrée sur l'optimisation de l'intégration des HTHP par le biais d'études de cas industriels, de modélisation et de lignes directrices pratiques. Le projet a évalué les gains d'efficacité énergétique, le potentiel de réduction des émissions de CO2 et la faisabilité économique. Une collaboration étroite avec des partenaires industriels suisses a permis de garantir l'applicabilité pratique, tandis que des projets nationaux ont fourni des informations supplémentaires sur les stratégies locales d'intégration des HTHP. Un rapport sur le marché suisse a été produit, décrivant l'état des HTHP en Suisse, y compris la recherche et le développement en cours, le potentiel du marché, les exemples réalisés et les programmes de financement disponibles. Le rapport résume également les technologies HTHP disponibles et les cas de démonstration, en soulignant les applications des utilisateurs finaux dans des secteurs tels que l'alimentation et les boissons, le traitement des eaux usées, l'électronique, les produits chimiques, la pulpe et le papier, la céramique, la bioraffinerie et les produits pharmaceutiques. Chaque étude de cas a été présentée avec des visualisations des concepts d'intégration HTHP et des données techniques. Ce rapport final résume les principaux résultats du projet HTHP-CH et renvoie à plusieurs documents annexes qui fournissent des informations détaillées et des ressources supplémentaires pour améliorer la compréhension et l'application des lignes directrices. Une compilation de documents de diffusion tels que des présentations de webinaires, des résultats d'ateliers, des articles de journaux et de conférences, ainsi que des enseignements tirés d'études de cas (ELSA Estavayer Lait SA, Cremo SA, Gustav Spiess AG), offre des perspectives précieuses et facilite le transfert de connaissances. Enfin, une perspective sur les prochaines étapes possibles est fournie, soulignant les domaines potentiels pour le développement futur du HTHP.
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